桐藥間作對林地土壤物理性質影響研究

2017-05-25 18:32:31杜洋文鄧先珍李雙龍

湖北林業科技 2017年2期

杜洋文鄧先珍李雙龍

摘要：研究了5種套種模式（油桐+玉竹、油桐+黃精、油桐+桔梗、油桐+麥冬、油桐+石蒜）下油桐林地土壤物理性質的變化。結果表明：不同套種模式間土壤物理性質存在顯著差異，相同套種模式不同土層間也存在一定差異，不同套種模式間總體變化趨勢基本相同，但在不同時期也存在一定差異。套種黃精、玉竹和麥冬能顯著降低土壤容重和比重，增加土壤孔隙度，套種麥冬土壤容重降低率最大達1823%，套種黃精土壤孔隙度和土壤毛管持水量不降反增，最大增加率分別為332%和2557%。

關鍵詞：套種模式；土壤；理化性質；油桐

中圖分類號：S727.32；S794.3文獻標識碼：A文章編號：1004-3020（2017）02-0005-06

Effects of Different Intercropping Patterns on Soil Physical Characters of Vernicia fordii

Du Yangwen（1）Deng Xianzhen（1）Li Shuanglong（2）

（1.Hubei Academy of ForestryWuhan430075；2.Enshi Autonomous Prefecture Forestry Research InstituteEnshi445000）

Abstract： In this paper， taking the five interplanting patterns which are Polygonatum odoratum， P. sibiricum， Lycoris radiata， Ophiopogon japonicas， Platycodon grandiflorus as the test objects， the experiment is to explore the effects of different interplanting pattern on soil physical and chemical properties. The results showed that the physical and chemical properties were significant difference among different interplanting patterns， it was different the physical and chemical properties among different soil layers of the same interplanting pattern， the overall change trend was alike， but the difference was existence in different growth period. The interplanting patterns “V. fordii+ P. sibiricum” ， “V. fordii+ P. odoratum” and “V. fordii+ O. japonicas” reduced soil bulk density and soil specific weight ，increased soil total porosity， the soil bulk density of the pattern “V. fordii+ O.japonicas” reduced 18.23%； the soil total porosity and capillary capacity of the pattern“V. fordii+ P. sibiricum” wan not reduced， rather than increased 3.32% and 25.57%.

Key words：intercropping trees with medicinal plants；medicinal plants；soil physical and chemical characters；Vernicia fordii

油桐Vernicia fordii是中國特有的木本油料樹種，主要分布在長江流域及其以南地區[1-3]，以四川、湖南、湖北和貴州較為集中。中國桐油品質優良，出口產量和質量均居世界第一[4]。林藥間作是指兩種或兩種以上生育季節相近的林木和藥用植物，在同一塊田地上成行或成帶（多行）間隔種植的方式。林藥立體復合種植能實現對自然資源的充分吸收和轉化，能夠合理地組合成能充分利用土地、光能、空氣、水肥和熱量等自然資源的立體種植群體模式，讓所經營的生物群體有足夠的資源轉化空間，使投入的能量和物質盡可能多的轉化為經濟產品，從而大幅度地提高土地經濟益[1]；采用合理的林藥間作模式，都能有效解決林、藥爭地的矛盾，這對促進地方經濟發展和農民增收具有重要的現實意義。

近年來，油桐造林[4-5]、病蟲害防治[6-7]等方面研究較多，在復合經營桐農套種方面有少量報道[8-9]，但關于桐藥間作方面的研究未見報道。油桐造林密度一般為3 m×4 m～4 m×4 m，即使成林后林間空隙仍較大，土地利用率不高。中國藥材種類眾多，諸如黃精、玉竹等藥材喜陰，在陰濕環境生長較好。針對這一情況，開展了油桐林下套種藥材系列試驗研究，主要針對套種藥材對土壤物理性質的影響研究，篩選出能改善土壤物理性質，擬為油桐林下套種藥材的選擇提供理論依據。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗地位于湖北省恩施州來鳳縣百福司鎮（109°09′～109°27′ E，29°04′～29°07′ N），位于湖北省恩施州西邊陲，地處鄂、湘、渝三省（市）交界之地，全鎮平均海拔389 m，最高海拔1 12700 m，最低海拔33990 m。土壤主要為紅壤、黃壤和沙壤。屬亞熱帶大陸性季風濕潤型山地氣候，年日照時數1 260 h，無霜期269 d，年平均降雨量1 494 mm，年平均氣溫168～185 ℃ ，年極端最低氣溫-7～-15 ℃，極端最高溫389 ℃，年≥10 ℃積溫3 310～4 200 ℃，無霜期293～207 d，相對濕度81%。

1.2試驗材料與方法

試驗地為6年生油桐成林地，主要為金絲油桐。油桐高4～5 m，冠幅3～4 m×3～4 m，株距4～5 m，長勢旺盛，林相基本整齊。2014年3月，選擇土壤質地相似的5個地塊，分別套種玉竹Polygonatum odoratum、黃精P. sibiricum、石蒜Lycoris radiata、麥冬Ophiopogon japonicas和桔梗Platycodon grandiflorus。玉竹、黃精、石蒜和桔梗均采用根莖栽種，麥冬分株栽植。各藥材具體種植要求如下：①玉竹：采用根莖繁殖，在試驗地開溝，溝深6 cm，溝寬10 cm，溝間距33～35 cm，株距10～13 cm，覆土4～5 cm，當天挖出當天切下頂芽根莖段，當天栽培。②麥冬：采用分株繁殖，將麥冬須根剪去，只留一指的須根，穴栽，栽深7～10 cm，行距20 cm，株距10 cm，每穴栽3～4株，栽后覆土，壓緊踏實，穩固。③黃精：采用根莖繁殖，栽植選取5～7 cm 長小段，芽段2～3節。按行距25 cm開橫溝，溝深8～10 cm，每隔10～12 cm平放一段。覆土，踩壓緊實。④桔梗：采用根莖繁殖，按行距20～25 cm，溝深10～15 cm，株距6 cm，栽后覆細土，壓實。⑤石蒜：采用分球繁殖，株行距15 cm×20 cm，栽植深度以鱗莖頂部略蓋入土表為宜。

1.3土樣采集

土壤采樣為“S”形混合法，在每個小區內設5個樣點，每個樣點挖60 cm×60 cm×60 cm坑，分別在0～20 cm和20～40 cm剖面處用100 cm3環刀取原狀土樣，以測定土壤容重、比重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、總孔隙度、最大持水量、毛管持水量等物理性質。

1.4指標測定

土壤物理性質測定：用環刀法測定土壤容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、總孔隙度等指標，具體方法參照森林土壤水分-物理性質的測定（LY/T 1215-1999）。用比重瓶法測定土壤比重。

1.5數據分析

每個取樣點3次重復，取值平均值進行統計分析及制作圖表，主要運用Excel 2003進行數據處理。

2結果分析

2.1桐藥間作對土壤容重變化影響

土壤容重、比重和孔隙度是土壤松緊狀況的反映，而土壤的松緊狀況與土壤一系列理化性質，耕作情況等密切相關，因此測定土壤容重、比重與孔隙度的大小，可以作為判斷土壤肥力高低的一項重要指標[10]。

由圖1和圖2可知，5種藥材生長對同一土層和套種同種藥材對不同土層土壤容重影響均存在差異。在0～20 cm土層，各套種藥材的林地土壤容重均表現增大，對土壤容重影響大小及增加率分別為桔梗（3314%）>麥冬（1834%）>玉竹（1715%）>石蒜（484%）>黃精（-205%），僅套種黃精的油桐林地土壤容重減小。20～40cm土層，各套種藥材對林地土壤容重影響較小，影響大小及增加率分別為桔梗（1316%）>石蒜（1009%）>黃精（-657%）>玉竹（-1438%）>麥冬（-1823%），套種黃精、玉竹和麥冬的油桐林地土壤容重有所降低。可知，油桐林下種植桔梗和石蒜會使土壤容重增加，種植黃精會使土壤容重降低。

套種不同的藥材對油桐林地相同時期土壤容重的影響變化基本一致，0～20 cm土層土壤容重總的變化趨勢是“升-降-升-升-降”。20～40 cm土層土壤容重總的變化趨勢呈“降-降-升-降-降”。

2.2桐藥間作對土壤非毛管孔隙度變化影響

非毛管孔隙度是土壤空氣流動的通道，是土壤快速儲水的場所，非毛管孔隙度越大，表明土壤中可能吸持的無效水容量小，有效水的儲存容量越大，是衡量土壤質量優劣的指標之一。非毛管孔隙度能使土壤通氣、透水，土壤非毛管孔隙度的大小反映了土壤接納降雨量，減少地表徑流量的能力[11]，土壤耕層最適宜的非毛管孔隙度占總孔隙度的50%～60%。

由圖3和圖4可知，5種藥材生長對同一土層土壤非毛管孔隙度影響有所差異，同種藥材對不同土層土壤非毛管孔隙度影響也存在差異。0～20 cm土層，各套種藥材對油桐林地土壤非毛管孔隙度影響大小及降低率分別為桔梗（16984%）>麥冬（14755%）>玉竹（4688%）>黃精（4514%）>石蒜（1771%）。20～40 cm土層，各套種藥材對油桐林地土壤非毛管孔隙度影響大小及降低率分別為桔梗（8686%）>麥冬（6043%）>石蒜（1737%）>黃精（-3013%）>玉竹（-5390%），其中套種黃精和玉竹的油桐林地土壤非毛管孔隙度不降反增。可知，油桐林下種植桔梗、麥冬和石蒜會導致土壤非毛管孔隙度降低。

套種不同的藥材對不同土層土壤非毛管孔隙度總體變化趨勢是由大變小，但在不同時期也有所不同，套種同種藥材對不同土層非毛管孔隙度也存在差異。0～20 cm土層非毛管孔隙度總體變化趨勢為“降-降/升-升-降-升”，20～40 cm土層非毛管孔隙度總體變化趨勢為“升/降-降-升-降-升”。

2.3桐藥間作對土壤毛管孔隙度變化影響

毛管孔隙度是土壤毛管水所占據的孔隙，主要用于植物根系吸收和土壤蒸發，是土壤孔隙的重要組成部分之一[12]。毛管孔隙越大，越有利于植物根系吸收土壤中的水分[11]。

由圖5和圖6可知，5種藥材生長對同一土層土壤毛管孔隙度影響有所差異，同種藥材對不同土層土壤毛管孔隙度影響也存在差異。0～20 cm土層，各套種藥材對油桐林地土壤毛管孔隙度影響大小及降低率分別為玉竹（5741%）>桔梗（3341%）>黃精（1624%）>石蒜（422%）>麥冬（-1392%），其中套種麥冬會使油桐林地土壤毛管孔隙度增加。20～40 cm土層，各套種藥材對油桐林地土壤毛管孔隙度影響大小分別為玉竹（1855%）>石蒜（908%）>麥冬（278%）>桔梗（-126%）>黃精（-1201%），其中套種桔梗和黃精會使油桐林地土壤毛管孔隙度增加。可知，油桐林下種植玉竹和石蒜會導致土壤毛管孔隙度降低。

5種藥材在不同土層毛管孔隙度總體變化趨勢表現為由大變小，相同土層不同種類藥材變化趨勢一致。其中，0～20 cm土層總體變化趨勢表現為“降/升-升-降-升-降”，20～40 cm土層土壤毛管孔隙度總體表現為“降-升-降-降/升-升”。

2.4桐藥間作對土壤總孔隙度變化影響

土壤孔隙狀況是表明土壤結構的重要指標，總孔隙度受容重間接影響，植物生長尤其是根系生長和殘留物提高土壤有機質是提高孔隙度的根本原因[13]。

可知，油桐林下套種的5種藥材對同一土層土壤總孔隙度影響有所差異，同種藥材對不同土層土壤總孔隙度影響也存在差異。在0～20 cm土層，各套種藥材對土壤總孔隙度影響大小及降低率分別為桔梗（3358%）>玉竹（1809%）>麥冬（1538%）>石蒜（771%）>黃精（457%）。20～40 cm土層，各套種藥材對土壤總孔隙度影響大小及降低率分別為麥冬（2764%）>石蒜（2592%）>玉竹（2447%）>桔梗（1208%）>黃精（-344%）。可知，油桐林下種植桔梗、玉竹、麥冬和石蒜會使土壤總孔隙度降低。

5種藥材對土壤總孔隙度影響變化表現為由大變小，同種藥材在不同土層總孔隙度變化趨勢也基本一致。其中0～20 cm土層土壤總孔隙度總體表現為“降-升-升-升-降”， 20～40 cm土層土壤總孔隙度總體表現為“降-升-升-升-降”。

2.5桐藥間作對土壤比重變化影響

土壤比重是單位體積土壤固體顆粒（不包括空隙在內）的烘干重量。土壤比重決定于構成土壤顆粒的比重，因此不同土壤類型的比重也不一樣。土壤比重的大小主要取決于土壤固相組成物質的種類和相對含量。

由圖9和圖10可知，油桐林下套種的5種藥材對同一土層土壤比重影響有所差異，同種藥材對不同土層土壤比重影響也存在差異。在0～20 cm土層，各套種藥材對土壤比重影響大小及降低率分別為玉竹（1965%）>黃精（1432%）>石蒜（1418%）>麥冬（974%）>桔梗（067%）。20～40cm土層，各套種藥材對土壤比重影響大小及降低率分別為黃精（2220%）>玉竹（1437%）>麥冬（391%）>石蒜>（289%）桔梗（191%）。可知，油桐林下種植麥冬、玉竹、黃精、石蒜和桔梗會使土壤比重降低，這可能和較長時間的雨水淋洗，未耕作等原因有關。

5種藥材土壤比重總體變化趨勢基本一致，但在不同時期內土壤比重變化方向及變化程度也存在一定差異。其中0～20 cm土層土壤比重總體變化趨勢表現為“降/升-降-降-降-降”，在20～40 cm土層土壤比重總體趨勢表現為“降/升-升/降-升-降-降”。

2.6桐藥間作對土壤最大持水量變化影響

最大持水量也叫飽和持水量、全蓄水量。即土壤完全為水所飽和時的含水量。

由圖11和圖12可知，油桐林下套種的5種藥材對同一土層土壤最大持水量影響有所差異，同種藥材對不同土層土壤最大持水量影響也存在差異。在0～20 cm土層，各套種藥材對土壤最大持水量影響大小及降低率分別為桔梗（4281%）>玉竹（3214%）>麥冬（3090%）>石蒜（1218%）>黃精（-1242%）。20～40 cm土層，各套種藥材對土壤最大持水量影響大小及降低率分別為石蒜（3706%）>麥冬（3680%）>桔梗（2365%）>玉竹（1361%）>黃精（-4906%）。可知，油桐林下種植桔梗、玉竹、石蒜和麥冬會使土壤最大持水量降低，種植黃精會使土壤最大持水量增加。

5種藥材對土壤最大持水量總體變化趨勢是由大到小，0～20 cm土層與20～40 cm土層土壤最大持水量變化趨勢差異較大，0～20 cm土層5種藥材土壤最大持水量變化趨勢基本一致，20～40 cm土層土壤最大持水量變化差異較大。0～20 cm土層土壤最大持水量變化趨勢表現為“降-升-升/降-降-升”，20～40 cm土層土壤最大持水量基本表現為“降-升-降-降-升/降”。

2.7桐藥間作對土壤毛管持水量變化影響

毛管持水量又稱最大毛管水量，是指當土壤毛管上升水達到最大量時的土壤含水量。

由圖13和圖14可知，油桐林下套種的5種藥材對同一土層土壤毛管持水量影響有所差異，同種藥材對不同土層土壤毛管持水量影響也存在差異。在0～20 cm土層，各套種藥材對土壤毛管持水量影響大小及降低率分別為桔梗（5268%）>玉竹（4329%）>石蒜（870%）>黃精（839%）>麥冬（514%）。20～40 cm土層，各套種藥材對土壤毛管持水量影響大小及降低率分別為麥冬（3396%）>石蒜（2212%）>桔梗（1205%）>玉竹（1046%）>黃精（-3436%）。可知，種植桔梗、玉竹、麥冬和石蒜會導致土壤毛管持水量降低。

5種藥材土壤毛管持水量總體變化趨勢表現為由大到小，不同土層土壤毛管持水量變化差異較大。其中0～20 cm土層土壤毛管持水量總體變化趨勢表現為“降-升-降-降-升/降”，20～40 cm土層土壤毛管持水量表現為“降-升-降-升-降/升”。

3結論與討論

不同套種模式間土壤物理性質存在顯著差異，同一套種模式不同土層間也存在一定差異，不同套種模式間各物理性質總體變化趨勢基本相同，但在不同時期也存在一定差異。

黃精、玉竹和麥冬相比桔梗和石蒜有更發達的須根系，而且前者生長期長，無休眠期，對土壤的物理結構影響力度更大，這是黃精、玉竹和麥冬對土壤容重降低率、孔隙度增加率較大的主要因素。而且，不同時期不同土層土壤孔隙度都在50%以上，甚至高達150%，說明土壤的通氣透水性和持水性能較好[14]，套種黃精、玉竹、麥冬、桔梗和石蒜有利于改良油桐林地土壤板結現狀。

本研究中，5種套種模式藥材對土壤物理性質影響各有差異，其中套種黃精、玉竹和麥冬能顯著降低土壤容重和比重，對土壤孔隙度和持水量影響較小，套種桔梗和石蒜會使土壤容重和比重顯著增加，對土壤孔隙度和持水量影響較大。

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